新教材2024-2025學(xué)年高中物理第1章動(dòng)量與動(dòng)量守恒定律分層作業(yè)3動(dòng)量定理的應(yīng)用教科版選擇性必修第一冊(cè)

第一章分層作業(yè)3動(dòng)量定理的應(yīng)用A級(jí)必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.如圖所示,質(zhì)量為m的小滑塊沿傾角為θ的斜面從底端向上滑動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t1小滑塊滑到最高位置,然后又經(jīng)過時(shí)間t2下滑到斜面底端,小滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦力大小始終為F1,重力加速度為g。在整個(gè)過程中,重力對(duì)小滑塊的總沖量為()A.mgsinθ(t1+t2) B.mgsinθ(t1-t2)C.mg(t1+t2) D.02.如圖所示,一輕質(zhì)彈簧固定在墻上,一個(gè)質(zhì)量為m的木塊以速度v0從右側(cè)沿光滑水平面對(duì)左運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生相互作用。設(shè)相互作用的過程中彈簧始終在彈性限度范圍內(nèi),在整個(gè)相互作用的過程中彈簧對(duì)木塊沖量I的大小和彈簧對(duì)木塊做的功W分別是()A.I=0,W=mvB.I=mv0,W=1C.I=2mv0,W=0D.I=2mv0,W=13.(2024山東青島二中高二期末)某大雨天,小明同學(xué)想估算一下當(dāng)時(shí)下雨的雨滴對(duì)傘面產(chǎn)生的平均作用力。于是他去試驗(yàn)室借來一個(gè)圓柱形容器置于露天空地上,測得10min內(nèi)容器中水位上升了30mm,不考慮當(dāng)時(shí)風(fēng)的影響,可認(rèn)為雨滴以10m/s的速度豎直落向地面?，F(xiàn)在假設(shè)雨滴撞擊傘面后無反彈,已知雨水的密度為1×103kg/m3,傘面的面積約為0.8m2,請(qǐng)依據(jù)上述條件估算當(dāng)時(shí)雨水對(duì)傘面的平均作用力最接近()A.0.05N B.0.08NC.0.4N D.5N4.噴涂機(jī)可以將涂料以速度v持續(xù)垂直噴在墻壁上,涂料打在墻壁上后完全附著在墻壁上。涂料的密度為ρ,墻壁上涂料厚度每秒增加u,不計(jì)涂料重力的作用,則涂料對(duì)墻產(chǎn)生的壓強(qiáng)為()A.ρuv B.ρuvC.ρvu D.5.跳水是一項(xiàng)美麗的水上運(yùn)動(dòng)。在某次訓(xùn)練中,跳水運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上由靜止起先豎直落下,進(jìn)入水中后在水中做減速運(yùn)動(dòng),速度減為零時(shí)并未到達(dá)池底。不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是()A.運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)時(shí),其動(dòng)量的改變量大于重力的沖量B.運(yùn)動(dòng)員從剛進(jìn)入水中到速度減為零的過程中,其重力的沖量等于水的作用力的沖量C.運(yùn)動(dòng)員從起先下落到速度減為零的過程中,其動(dòng)量的改變量等于水的作用力的沖量D.運(yùn)動(dòng)員從起先下落到速度減為零的過程中,其重力的沖量與水的作用力的沖量等大反向6.(2024安徽六安一中期末)如圖所示,平底煎鍋正在炸豆子。假設(shè)每個(gè)豆子的質(zhì)量均為m,彈起的豆子均垂直撞擊平板鍋蓋,撞擊速度均為v。每次撞擊后速度大小均變?yōu)?3v,撞擊的時(shí)間極短,發(fā)覺質(zhì)量為M的鍋蓋剛好被頂起。重力加速度為g,則單位時(shí)間撞擊鍋蓋的豆子個(gè)數(shù)為(A.3Mg5mvC.2Mg3mv7.一質(zhì)量為m、長為L的松軟繩自由懸垂,下端恰與一臺(tái)秤的秤盤接觸。某時(shí)刻放開松軟繩上端,如圖所示。求臺(tái)秤的最大讀數(shù)。B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練8.(多選)將小球以v0的初速度豎直上拋,經(jīng)過時(shí)間t1后返回到拋出點(diǎn)。已知小球運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力大小與其速率成正比,小球的速度—時(shí)間圖像如圖所示,重力加速度大小為g,則小球()A.上升過程的時(shí)間小于下降過程的時(shí)間B.克服空氣阻力做的功上升過程小于下降過程C.所受空氣阻力的沖量上升過程大于下降過程D.返回拋出點(diǎn)時(shí)的速度大小為gt-v09.(多選)(2024山東德州高二期中)如圖所示,學(xué)生練習(xí)用腳顛球,某一次足球由靜止自由下落0.8m被顛起,顛起后離開腳豎直向上運(yùn)動(dòng)的最大高度為0.2m。已知足球的質(zhì)量為0.4kg,足球與腳的作用時(shí)間為0.1s,重力加速度g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是()A.足球與腳作用的過程,腳對(duì)足球的沖量大于足球動(dòng)量的改變量B.足球與腳作用的過程,足球動(dòng)量的改變量大小為0.8kg·m/sC.足球與腳作用的過程,腳對(duì)足球的平均作用力大小為28ND.足球從下落至第一次向上運(yùn)動(dòng)到最大高度的過程中,重力沖量的大小為24N·s10.(多選)2024年9月20日,在德國柏林國際軌道交通技術(shù)展覽會(huì)上,中國中車面對(duì)全球發(fā)布了600km/h的高速磁懸浮交通系統(tǒng)。高速磁懸浮列車在水平長直軌道上的模擬運(yùn)行圖如圖乙所示,5節(jié)質(zhì)量相同的車廂編組運(yùn)行,列車以額定功率P向右以最大速度運(yùn)行,1號(hào)車廂會(huì)受到前方空氣的阻力,車廂遇到空氣前空氣的速度為0,遇到車廂后空氣的速度變?yōu)榕c車廂速度相同。已知空氣密度為ρ,1號(hào)車廂的迎風(fēng)面積(垂直運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積)為S,不計(jì)其他阻力,忽視2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)車廂受到的空氣阻力。下列說法正確的是()A.列車的最大運(yùn)行速度為3B.列車的最大運(yùn)行速度為3C.若突然撤去動(dòng)力,3號(hào)車廂對(duì)4號(hào)車廂的作用力大小為1D.若突然撤去動(dòng)力,3號(hào)車廂對(duì)4號(hào)車廂的作用力大小為211.(2024山東棗莊高二期中)“繩鋸木斷,水滴石穿”。請(qǐng)你依據(jù)下面所供應(yīng)的信息,估算水對(duì)石頭作用力的大小。已知某小瀑布落差為h=20m,水流量為Q=1.0m3/s,水的密度ρ=1.0×103kg/m3。假設(shè)水在最高點(diǎn)的速度為零,落到大石頭上豎直濺起的最大高度為h'=0.8m。不計(jì)水的重力,重力加速度g取10m/s2。答案：1.C解析依據(jù)沖量的定義式I=Ft知,重力對(duì)小滑塊的沖量應(yīng)為重力乘以作用時(shí)間,即IG=mg(t1+t2),故C正確。2.C解析在木塊剛與彈簧接觸到將彈簧壓縮為最短的過程中,彈簧對(duì)木塊做負(fù)功,在彈簧將木塊彈出的過程中,彈簧對(duì)木塊做正功,且正功與負(fù)功的肯定值相等,故在整個(gè)相互作用的過程中彈簧對(duì)木塊做的總功W=0。以向右為正方向,木塊以v0的速度被彈回,由動(dòng)量定理可得,在整個(gè)相互作用的過程中彈簧對(duì)木塊沖量的大小I=mv0-(-mv0)=2mv0,故C正確。3.C解析設(shè)傘面對(duì)水滴的平均作用力大小為F,t時(shí)間內(nèi)與傘面發(fā)生相互作用的雨水的質(zhì)量為m,以豎直向下為正方向,依據(jù)動(dòng)量定理有-Ft=0-mv,依據(jù)密度公式可知m=ρV=ρSh,聯(lián)立解得F=0.4N,依據(jù)牛頓第三定律可知雨水對(duì)傘面的平均作用力大小為0.4N。故選C。4.A解析在涂料持續(xù)飛向墻壁并附著在墻壁上的過程中,涂料小顆粒的速度從v變?yōu)?,其動(dòng)量的改變?cè)从趬Ρ趯?duì)它的沖量,以Δt時(shí)間內(nèi)噴到墻壁上面積為ΔS、質(zhì)量為Δm的涂料為分析對(duì)象,墻壁對(duì)它的作用力為F,涂料增加的厚度為h,由動(dòng)量定理知FΔt=Δmv,由牛頓第三定律得涂料對(duì)墻壁的作用力為F'=F,又p=F'ΔS,Δm=ρΔSh,h=uΔt,聯(lián)立可得p=ρuv,故A正確,B、C5.D解析運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)過程中只受重力作用,依據(jù)動(dòng)量定理可知運(yùn)動(dòng)員在空中動(dòng)量的改變量等于重力的沖量,故A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員在水中運(yùn)動(dòng)過程中受到重力和水對(duì)他的作用力,動(dòng)量的改變量方向向上,則其重力的沖量小于水的作用力的沖量,故B錯(cuò)誤;整個(gè)過程依據(jù)動(dòng)量定理可得I=mΔv=0,故運(yùn)動(dòng)員整個(gè)向下運(yùn)動(dòng)過程中合力的沖量為零,故C錯(cuò)誤;整個(gè)過程依據(jù)動(dòng)量定理可得I=IG+IF=mΔv=0,所以IG=-IF,即運(yùn)動(dòng)員整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中重力的沖量與水的作用力的沖量等大反向,故D正確。6.A解析取豎直向下為正方向,設(shè)Δt時(shí)間內(nèi)撞擊鍋蓋的豆子個(gè)數(shù)為n,由動(dòng)量定理可得F·Δt=nm·23v-nm(-v)=5nmv3,因?yàn)殄伾w剛好被頂起,所以F=Mg,有Mg·Δt=5nmv3,解得nΔt=3Mg5mv,7.答案3m解析設(shè)t時(shí)刻落到秤盤上的繩長為x,繩的線密度(線密度是繩單位長度的質(zhì)量)為ρ,此時(shí)繩速度為v=2gx。在Δt(Δt→0)時(shí)間內(nèi),有質(zhì)量為Δm=ρΔx的繩落到秤盤上。取豎直向上為正方向,忽視微元段繩本身的重力沖量,依據(jù)動(dòng)量定理,有FΔt=0-(-Δm·v解得F=2ρgx故N=F+ρgx=3ρgx當(dāng)x=L時(shí),N=3mg,臺(tái)秤的最大讀數(shù)為3m,出現(xiàn)在軟繩將要全部掉到秤盤上時(shí)。8.AD解析依據(jù)牛頓其次定律,小球上升過程的加速度和下降過程的加速度分別為a上=mg+kvm,a下=mg-kvm,則a上>a下,又上升過程和下降過程的位移大小相等,故小球上升過程的時(shí)間小于下降過程的時(shí)間,故A正確;由于小球運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力與速率成正比,在同一位置上升時(shí)的速度大于下降時(shí)的速度,因此上升過程中空氣阻力大于下降過程的空氣阻力,故小球上升過程克服空氣阻力做功大于下降過程克服空氣阻力做功,故B錯(cuò)誤;小球上升過程的沖量大小和下降過程的沖量大小分別為I上=f上t上=kv上t上=kx上,I下=f下t下=kv下t下=kx下,即沖量大小相等,故C錯(cuò)誤;從拋出到回到拋出點(diǎn),以豎直向下為正方向,運(yùn)用動(dòng)量定理mgt+f上t上-f下t下9.AC解析足球與腳作用的過程,設(shè)腳對(duì)足球的沖量大小為I1,重力對(duì)足球的沖量大小為I2,以豎直向上為正方向,足球動(dòng)量的改變量為Δp,由動(dòng)量定理得I1-I2=Δp,解得I1=Δp+I2>Δp,足球與腳作用的過程,腳對(duì)足球的沖量大于足球的動(dòng)量的改變量,A正確;足球達(dá)到腳背的速度大小為v1=2gh1=4m/s,離開腳的速度大小v2=2gh2=2m/s,足球與腳作用的過程,足球動(dòng)量的改變量Δp=mv2-m(-v1)=0.4×2kg·m/s+0.4×4kg·m/s=2.4kg·m/s,B錯(cuò)誤;足球與腳作用的過程,腳對(duì)足球的平均作用力大小為F,由動(dòng)量定理得(F-mg)t2=Δp,得F=mg+Δpt2=0.4×10N+2.40.1N=28N,C正確;足球下落時(shí)間t1=v1g=410s=0.4s,足球上升時(shí)間t3=v2g=210s=0.2s,足球從下落至第一次向上運(yùn)動(dòng)到最大高度的過程中,重力沖量的大小IG=mg(t1+t2+t3)=10.AD解析設(shè)動(dòng)車的速度為v,動(dòng)車對(duì)空氣的作用力為F,取水平向右為正方向,依據(jù)動(dòng)量定理可得Ft=ρvtSv-0=ρv2tS,解得F=ρSv2,由牛頓第三定律知空氣對(duì)動(dòng)車的阻力f=F,當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),動(dòng)車速度達(dá)到最大,有P=Fvmax,解得vmax=3PρS,故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)動(dòng)車速度達(dá)到最大時(shí)動(dòng)車受到的空氣阻力為f1=ρSvmax2=3P2ρS,設(shè)每節(jié)車廂的質(zhì)量為m,撤去動(dòng)力瞬間,對(duì)動(dòng)車整體依據(jù)牛頓其次定律得f=5ma,對(duì)4、5號(hào)車廂依據(jù)牛頓其次